DE2359414A1 - DEVICE FOR ADJUSTING STEAM FOR A COMBUSTION ENGINE - Google Patents
DEVICE FOR ADJUSTING STEAM FOR A COMBUSTION ENGINEInfo
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Description
U EX KÜ LL 5 STO LEs Π K S PATENTANWÄLTEU EX KÜ LL 5 STO LEs Π K S PATENTANWÄLTE
2 HAMBURG 522 HAMBURG 52
DR. ULRICH GRAF STOLSERQ O O C Q Λ 1 A DIPL.-ING. JÜRGEN SUCHANTKEDR.ULRICH GRAF STOLSERQ O O C Q Λ 1 A DIPL.-ING. JÜRGEN SUCHANTKE
Frank Kirmss, Jr. (Prio: 18. April 1973Frank Kirmss, Jr. (Prio: April 18, 1973
US 352 353 - 10445) 10840 Rosser Road
Dallas, Texas/V.St.A. Hamburg, 27. November 1973US 352 353 - 10445) 10840 Rosser Road
Dallas, Tex as / V.St.A. Hamburg, November 27, 1973
Vorrichtung zum Einleiten von Dampf für eine VerbrennungskraftmaschineDevice for introducing steam for an internal combustion engine
Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbrennungskraftmaschine, der der Brennstoff mittels eines Vergasers zugeführt xiird, und insbesondere auf eine Vorrichtung zum Einbringen eines den Oktangehalt erhöhenden Dampfes in das Brennstoffzuführsystem, um auf diese Weise gewisse verschmutzende Emissionen zu verringern und die Betriebsweise der Verbrennungskraft-, maschine zu verbessern und deren Wirkungsgrad zu erhöhen.The invention relates to an internal combustion engine to which the fuel is supplied by means of a carburetor, and in particular to a device for introducing a steam increasing the octane content into the fuel supply system, in this way to reduce certain polluting emissions and to improve the operation of the combustion engine, improve the machine and increase its efficiency.
Es ist bekannt, daß durch die Vereinigung von Kohlenwasserstoffen und Stickoxiden in Anwesenheit von Sonnenlicht Smog gebildet wird. Es ist außerdem bekannt, daß Verbrennungskraftmaschinen einen geringen Wirkungsgrad haben und zur Zeit die intensivsten Quellen für Kohlenwasserstoffe (HC), Stickoxide (NOX) und Kohlenmonoxid (CO) darstellen. In der letzten Zeit xtfurden gesetzliche Regelungen und Emissionsbegrenzungen für Fahrzeuge oder Maschinen erlassen.It is known that by the association of hydrocarbons and nitrogen oxides in the presence of sunlight smog is formed. It is also known that internal combustion engines have a low efficiency and for Time are the most intense sources of hydrocarbons (HC), nitrogen oxides (NOX) and carbon monoxide (CO). In the recent legal regulations and emission limits issued for vehicles or machines.
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Um diese Vorschriften zu erfüllen, wurden bereits verschiedenste Verfahren und Vorrichtungen angewendet, die jedoch alle nur begrenzt erfolgreich waren. So wurde eine Nachverbrennung oder chemische Abwandlung von unerwünschten Emissionen nach dem Verlassen der Maschine in einem Nachverbrennungssystem durchgeführt, es wurden das Brennstoff/Luft-Gemisch und der Zündzeitpunkt genauer gesteuert 3 es wurden thermostatisch gesteuerte Einrichtungen zur Zufuhr von erwärmter Luft verwendet j die Leerlaufgeschwindigkeiten wurden höher eingestellt, der Zündzeitpunkt im Leerlauf wurde verzögert, und es wurde ein größerer Schlupf im Drehmomentemvandler vorgesehen. Viele dieser Versuche hatten schwerwiegende Nachteile. So führten einige von ihnen zu einer nennenswerten Verschlechterung des Betriebsverhaltens und des Wirkungsgrades von Fahrzeug und Maschine. Andere Einrichtungen waren kompliziert, teuer, schwierig zu montieren und zu v/arten und stellten Quellen der Unzuverlässigkeit dar. Weiterhin führten einige Lösungen zu einer Verringerung einer Emissionsart unter gleichzeitiger Erhöhung einer anderen unerwünschten Emissionsart. Dies ist nicht zulässig. Andere Verfahren, wie etwa die Vorverdichtung, verbesserten zwar das Motorverhalten, konnten jedoch das Abgasproblem nicht ausreichend lösen.A wide variety of methods and devices have already been used to meet these regulations, but all of them have only had limited success. Post-combustion or chemical modification of undesired emissions after leaving the engine was carried out in an after-combustion system, the fuel / air mixture and the ignition timing were more precisely controlled 3 thermostatically controlled devices were used to supply heated air j the idling speeds became higher set, the ignition timing at idle was retarded, and there was a greater slip in the torque converter provided. Many of these attempts had serious drawbacks. Some of them led to a significant deterioration in the operating behavior and the efficiency of the vehicle and machine. Other devices have been complicated, expensive, difficult to assemble and difficult to maintain, and have been sources of unreliability. Furthermore, some solutions have resulted in a reduction in one type of emission while increasing another undesirable type of emission. This is not allowed. Other methods, such as pre-compression, improved the engine behavior, but could not solve the exhaust gas problem sufficiently.
Zwei weitere bekannte Einrichtungen sind in diesem Zusammenhang interessant. Eine dieser Einrichtungen besteht ausTwo other well-known institutions are of interest in this context. One of these facilities consists of
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einer innen belüfteten Schraube, die die übliche Brennstoffeinstellschraube
im Vergaser für Leerlauf ersetzt. Beispiele derartiger Einrichtungen finden sich in den US-PS 2 8l6 573,
2 970 822, 3 166 6ll, 3 346 244 und 3 348 823. Dadurch wird
der LeerlaufÖffnung des Vergasers mehr Luft zugeführt, das
Brennstoff/Luft-Gemisch wird magerer," und es ergibt sich eine
bessere Durchmischung von Brennstoff und Luft und damit eine vollständigere und wirksamere Verbrennung des Brennstoffs
in der Maschine. Da jedoch alle Einrichtungen, die zusätzliche Luft in die Verbrennungskammer einbringen, die Temperatur
in Anwesenheit von Stickstoff erhöhen, führt die Verwendung einer derartigen Einrichtung zu einer erhöhten Emission
von Stickoxiden, was höchst unerwünscht ist.an internally ventilated screw that replaces the usual fuel adjustment screw in the carburetor for idling. Examples of such devices are found in U.S. Patents 2,816,573, 2,970,822, 3,166,611, 3,346,244 and 3,348,823
more air is supplied to the idle opening of the carburetor
The fuel / air mixture becomes leaner, "and the result is better mixing of fuel and air and thus more complete and more efficient combustion of the fuel
in the machine. However, since all devices that introduce additional air into the combustion chamber increase the temperature in the presence of nitrogen, the use of such a device leads to an increased emission of nitrogen oxides, which is highly undesirable.
Außerdem ergeben sich bei jeder Verdampfung von Benzin in
die Luft HC-Emissionen. Diese Verdampfung erfolgt sowohl aus dem Tank des Kraftfahrzeuges als auch aus dem Vergaser. Alle
zur Zeit gebauten Kraftfahrzeuge haben ein abgedichtetes
Brennstoffsystem mit abgedichteten Tanks und einer Rückführleitung vom Vergaser zum abgedichteten Tank, um eine Verdampfung
von Benzin aus dem Tank und dem Vergaser zu verhindern. Alle vorstehend erwähnten Einrichtungen haben den Nachteil,
daß sie HC-Emissionen infolge von Benzinverdampfung in die Atmosphäre ermöglichen, da sie eine mit der Atmosphäre
direkt in Verbindung stehende Öffnung aufweisen. Diese zer-In addition, with every vaporization of gasoline in
the air HC emissions. This evaporation takes place both from the tank of the motor vehicle and from the carburetor. All motor vehicles currently built have a sealed one
Fuel system with sealed tanks and a return line from the carburetor to the sealed tank to prevent evaporation of gasoline from the tank and the carburetor. All of the above-mentioned devices have the disadvantage that they allow HC emissions due to gasoline evaporation into the atmosphere because they are one with the atmosphere
have directly communicating opening. This dis-
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stört in der Tat vollständig den Sinn eines abgedichteten Brennstoffsystems.in fact completely interferes with the sense of a sealed fuel system.
Die zweite in diesem Zusammenhang interessante Einrichtung leitet Dampf in die Eingangs Sammelleitung einer .Maschine. Die Vorteile derartiger Einrichtungen sind lange bekannt, und ein Ausführungsbeispiel für diese Einrichtungen ist in der US-PS 3 557 763 beschrieben. In diesem Aucführungsbeispiel wird eine Unterdruckquelle benutzt, um Dämpfe von einem Vorratsbehälter in die Motorzylinder zu saugen. Die Leitung zur zwangsweisen Ventilation des Kurbelgehäuses von der Ventilabdeckung zur Basis des Vergasers ist mit einem T-Stück versehen, dessen beide Anschlußschenkel die vorstehend erwähnte Verbindung aufrechterhalten, während der dritte Anschluß eine Verbindung zwischen der Dampfquelle und der Eingangssammelleitung herstellt. Mit einer derartigen Einrichtung wird ein wesentlich höherer Prozentsatz des Brennstoffes verbrannt, wodurch das Betriebsverhalten des Motors verbessert und die Kohlenwasserstoffemission verringert wird.The second device of interest in this context directs steam into the input manifold of a machine. The advantages of such devices have long been known and an embodiment of these devices is shown in FIG U.S. Patent 3,557,763. In this example a vacuum source is used to draw vapors from a reservoir into the engine cylinders. The administration for forced ventilation of the crankcase from the valve cover to the base of the carburetor is equipped with a T-piece provided, the two connection legs of which maintain the aforementioned connection, while the third connection establishes a connection between the steam source and the input manifold. With such a facility a much higher percentage of the fuel is burned, thereby reducing engine performance improved and the hydrocarbon emission is reduced.
Bei dieser Einrichtung hängt jedoch die eingeleitete Dampfmenge vom Unterdruck in der Eingangssammelleitung ab, der bei Erhöhung der Motordrehzahl oder während der Beschleunigung abnimmt. Daher sind die· Vorteile der Dampfeinleiteinrichtung bei höheren Geschwindigkeiten und während der Be-With this device, however, the amount of steam introduced depends on the negative pressure in the input manifold that occurs when the engine speed is increased or during acceleration decreases. Therefore the · advantages of the steam introduction device at higher speeds and during
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schleunigung infolge der verringerten Saugkraft weniger ausgeprägt .acceleration is less pronounced due to the reduced suction force .
Es ist demgegenüber Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden, also HC- und CO-Emissionen wesentlich zu verringern und dabei gleichzeitig das Maschinenverhalten und den Wirkungsgrad der Verbrennung zu verbessern, wobei gleichzeitig die NOX-Emission nicht erhöht sondern möglichst sogar auch verringert wird.In contrast, the object of the invention is to avoid the disadvantages of the prior art, that is to say HC and CO emissions to significantly reduce and at the same time improve the machine behavior and the efficiency of the combustion, at the same time, the NOX emissions are not increased but, if possible, even reduced.
Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung zum Einleiten von Dampf für eine mit Vergaser arbeitende Verbrennungskraftmaschine, wobei der Vergaser einen Vergasertrichter, ein bewegbares Drosselventil und einen Benzindurchlaß aufweist, der zu einer LeerlaufÖffnung führt, die sich in Strömungsrichtung hinter dem Drosselventil befindet und zur Zufuhr von Benzin zu einem durch den Vergasertrichter fließenden Luftstrom dient, erfindungsgemäß gelöst durch ein im Benzindurchlaß befestigbares Dampfzufuhrrohr, dessen Austrittsende zusammen mit den Wänden des Benzindurchlasses die Strömungsrate für das zur Leerlauföffnung fließende Benzin festlegt, und durch eine Zufuhreinrichtung zur Zufuhr eines den Oktangehalt erhöhenden Dampfes zum Eintrittsende des Dampfzufuhrrohres.This object is achieved with a device for introducing steam for an internal combustion engine operating with a carburettor, wherein the carburetor has a carburetor funnel, a movable throttle valve and a gasoline passage, which leads to an idle opening which is located downstream of the throttle valve in the flow direction and to the supply serves from gasoline to an air stream flowing through the carburetor funnel, solved according to the invention by a gasoline passage attachable steam supply pipe, the outlet end of which together with the walls of the gasoline passage die Determines the flow rate for the gasoline flowing to the idle port, and through a supply device for supplying a steam increasing the octane content to the inlet end of the steam supply pipe.
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Wie ohne weiteres klar ist, ist die erfindungsgemäße Einrichtung einfach, billig, leicht zu montieren und benötigt praktisch keine Wartung. Sie erhöht die Zuverlässigkeit des Fahrzeuges und setzt den Benzinverbrauch pro km herab. Die Betriebsverbesserungen erstrecken sich über einen breiten Arbeitsbereich der Maschine.As is readily apparent, the device according to the invention is simple, cheap, easy to assemble and required practically no maintenance. It increases the reliability of the vehicle and reduces fuel consumption per km. the Operational improvements extend over a wide area of the machine's work area.
Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird eine Doppelanordnung von üblichem Dampfzufuhrsystem und hohler Leerlaufschraube geschaffen, wodurch sich Ergebnisse erzielen lassen, die weder mit einer dieser beiden Lösungen allein noch mit beiden, getrennt in einem Vergaser montierten Anordnungen erreichbar sind.The device according to the invention creates a double arrangement created by ordinary steam delivery system and hollow idle screw, which gives results neither with one of these two solutions alone nor with both arrangements mounted separately in a carburetor are attainable.
Darüber hinaus läßt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung auch in bereits vorhandene Kraftfahrzeuge einbauen, um bei diesen die Emission stark herabzusetzen.In addition, the device according to the invention can also be installed in existing motor vehicles to with this greatly reduce the emission.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figur näher erläutert, die im Schnitt einen Vergaser mit einer Vorrichtung zum Einleiten von Dampf gemäß der Erfindung zeigt, wobei der Vergaser nur teilweise dargestellt ist und die Zeichenmaßstäbe von Vergaser mit Anschluß unterschiedlich sind zu dem Zeichenmaßstab des Dampfbehälters.The invention is explained in more detail below with reference to the figure, which shows in section a gasifier with a device for introducing steam according to the invention, wherein the carburetor is only partially shown and the drawing scales of the carburettor with connection are different too the drawing scale of the steam container.
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In der Figur ist der interessierende Teil eines Vergasers 10 mit einem Haupteingangstrichter 11 und einem Drosselventil bzw. einer Drosselklappe 12 gezeigt, durch die Luft vom Luftfilter in die Einlaßsammelleitung der Maschine strömt. Zur Erzeugung eines brennbaren Benzin/Luft-Gemisches, wird das Benzin im Vergaser mit Luft gemischt. Eine Gewindebohrung 19 stellt eine Verbindung vom Äußeren des Vergaserkörpers 13 zum Trichter 11 dar und endet an einer Leer lauf Öffnung ll\ an einer Stelle nahe der Kante des sich in der Leerlaufstellung befindenden Drosselventils 12. Die Gewindebohrung 19 dient •als Sitz für eine übliche Brennstoff-Leerlaufeinstellschraube und außerdem als Hohlraum, dem über einen Zuführkanal 15 im Vergaserkörper 13 von einem Schwimmergehäuse 17 Benzin 18 zugeführt wird.·In the figure, the part of interest of a carburetor 10 is shown with a main inlet funnel 11 and a throttle valve or throttle valve 12 through which air flows from the air filter into the intake manifold of the engine. To generate a combustible gasoline / air mixture, the gasoline is mixed with air in the carburetor. A threaded hole 19 provides a connection from the outside of the carburetor body 13 to the funnel 11 and ends at an idle opening l l \ at a point near the edge of the throttle valve 12, which is in the idle position. The threaded hole 19 serves as a seat for a common one Fuel idle setting screw and also as a cavity to which gasoline 18 is fed from a float housing 17 via a feed channel 15 in the carburetor body 13.
Erfindungsgemäß wird ein die Oktanzahl erhöhender Dampf mittels des Unterdrucks im Vergasertrichter von einem Behälter 21 über ein Leitungs- und Ventilsystem nahe der Zuführöffnung 1*1 in den Zuführkanal 15 gesaugt, und eine Kombination von Dampf •und Benzin wird infolge der Druckdifferenz durch die öffnung in den Luftstrom gepreßt.According to the invention, a steam increasing the octane number is by means of of the negative pressure in the carburetor funnel from a container 21 via a pipe and valve system near the feed opening 1 * 1 in sucked the supply channel 15, and a combination of steam • and gasoline is due to the pressure difference through the opening pressed into the air stream.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel enthält die Vorrichtung ein Verbindungsstück 60, dessen eines Ende eine Innenbohrung und ein Gewinde 40 aufweist, das in die Gewinde-In a preferred embodiment, the device includes a connector 60, one end of which has a Has inner bore and a thread 40, which in the thread
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bohrung 19 eingeschraubt ist. Das Gewindeende 1JO dient außerdem dem gleichen Zweck wie die übliche Leerlaufeinstellschraube, die bei dem erfindungsgemäßen Vergaser fehlt, d.h. sie steuert durch die Tiefe ihres Eindringens in die Bohrung 19 die Größe des Benzinzufuhrdurchlasses. Die Schraube dient als Ventil, das die der Leerlauföffnung zugeführte Benzinmenge begrenzt.Bore 19 is screwed in. The threaded end 1 JO also serves the same purpose as the usual idle adjustment screw, which is missing in the carburetor according to the invention, ie it controls the size of the fuel supply passage by the depth of its penetration into the bore 19. The screw acts as a valve that limits the amount of fuel delivered to the idle port.
Das andere Ende des Verbindungsstücks 60 enthält einen Ventilsitzteil 51 j der bei Verbindung mit den Schraubende hO ein Gehäuse für ein Rückschlagventil mit einem kugelförmigen Ventilelement 52 bildet, das auf den Ventilsitz 53 arbeitet. Der Ventilsitzteil enthält einen Stutzen 5^ mit äußeren, ringförmigen Vertiefungen.The other end of the connecting piece 60 contains a valve seat part 51 j which, when connected to the screw end hO, forms a housing for a check valve with a spherical valve element 52 which works on the valve seat 53. The valve seat part contains a connecting piece 5 ^ with outer, annular depressions.
In der Figur ist außerdem die Darnpfquelle dargestellt. Diese umfaßt einen Behälter 21 aus einem oben offenen Gefäß 22, das beispielsweise aus Glas mit hohem SiOp-Gehalt besteht, und einer Verschlußkappe 23, die in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel aus Aluminiumguß hergestellt ist. Die Verschlußkappe 23 ist mittels einer Epoxyharzdichtung abgedichtet, kann jedoch auch in üblicher Weise auf das Gefäß aufgeschraubt und mit einer entsprechenden Dichtung abgedichtet sein. Die Verschlußkappe hat eine Füllöffnung, die von einem Stopfen 2H verschlossen ist.The figure also shows the steam source. This comprises a container 21 made of a vessel 22 open at the top, which consists for example of glass with a high SiOp content, and a closure cap 23 which, in a preferred embodiment, is made of cast aluminum. The closure cap 23 is sealed by means of an epoxy resin seal, but can also be screwed onto the vessel in the usual way and sealed with a corresponding seal. The cap has a filling opening which is closed by a plug 2H.
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In der Verschlußkappe 23 ist eine Einlaßleitung 27 mit einem zugehörigen Steuerventil 26, etwa einem einstellbaren Nadelventil zur Steuerung des Luftstroms in den Behälter 21 vorgesehen. Die Einlaßleitung 27 ist mit dem Einlaßsteuerventil verbunden und erstreckt sich bis über den Boden des Behälters, wo sie in einer Auflockerungseinrichtung 28 endet, die die' Luft in zahlreiche Luftblasen aufteilt, welche sich durch die im Behälter vorhandene Lösung aufwärts bewegen und in die oberhalb des Flüssigkeitsspiegels befindliche obere Behälterkammer gelangen.In the closure cap 23 is an inlet line 27 with an associated control valve 26, such as an adjustable needle valve provided for controlling the air flow into the container 21. The inlet pipe 27 is connected to the inlet control valve connected and extends to above the bottom of the container, where it ends in a loosening device 28, which the ' Air splits into numerous air bubbles, which move upwards through the solution in the container and into reach the upper container chamber located above the liquid level.
An der Verschlußkappe 23 ist ein mit einem Durchlaß versehener Ansatz 29 vorgesehen, an den zweckmäßigerweise eine Saugleitung 30 angeschlossen ist, um die obere Behälterkammer mit dem Vergasertrichter 11 zu verbinden. Zu diesem Zweck ist in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung die Saugleitung 30, die aus einem Gummischlauch o.a. bestehen kann, mit dem gerippten Stutzenende des Verbindungsstückes 60 verbunden.On the closure cap 23 is provided with a passage approach 29 is provided, to the expediently one Suction line 30 is connected to the upper container chamber to connect to the carburetor funnel 11. To this end, in a preferred embodiment of the invention the suction line 30, which can consist of a rubber hose or the like, with the ribbed nozzle end of the connecting piece 60 connected.
Es wurden bereits verschiedene Lösungen zur Bildung von Dampf ausprobiert und dabei ergaben sich selbstverständlich unterschiedliche Ergebnisse. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine wässrige Lösung verwendet, die Methanol und Aceton als Hauptbestandteile enthält. Die be-Different solutions for the formation of steam have already been tried and, of course, different solutions have emerged Results. In a preferred embodiment of the invention, an aqueous solution is used which Contains methanol and acetone as main components. Thieves-
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stimmte Lösung stellt keinen Teil der Erfindung dar, wenn sie nur ohne Beschädigung der Maschine einen die Oktanzahl erhöhenden Dampf erzeugt.A correct solution does not form part of the invention if it only increases the octane rating without damaging the engine generating increasing steam.
Während normaler Strömungsbedingungen, wenn der Dampfstrom vom Stutzen 52I über das Rückschlagventil in den· Durchlaß 4l im Schraubenende gelangt, wird das kugelförmige Ventilelement 52 umströmt. Falls eine Umkehr der Druckdifferenz auftritt, durch die der Druck an der Behälterseite des Rückschlagventils geringer wird, als an der Maschinenseite, so bewirkt der entstehende Rückstrom ein sofortiges Aufliegen des Ventil· elements 52 auf dem Ventilsitz 53, wodurch ein derartiger Rückstrom unterbrochen und verhindert wird. Auf diese Weise wird der Behälter gegen erhöhte Drücke infolge von Fehlzündungen geschützt.During normal flow conditions, when the steam flow from the nozzle 5 2 I passes through the check valve into the passage 41 in the screw end, the flow around the spherical valve element 52. If there is a reversal of the pressure difference, which causes the pressure on the container side of the check valve to be lower than on the machine side, the resulting backflow causes the valve element 52 to immediately rest on the valve seat 53, whereby such a backflow is interrupted and prevented . In this way the container is protected against increased pressures due to misfire.
Im Betrieb saugt der im Vergasertrichter 11 erzeugte Unterdruck Dampf aus dem Behälter, um in diesem den Druck zu verringern. Dadurch strömt Luft über das einstellbare Einlaßsteuerventil 26 in den Behälter und gelangt durch die Leitung 27 und die Auflockerungseinrichtung 28, worauf eine Anzahl von Luftblasen durch die im Behälter vorhandene Lösung nach oben fließt. Dabei wird die Luft mit den Lösungsbestandteilen gesättigt und bildet einen die Oktanzahl erhöhenden Dampf, der sich im oberen Kammerbereich des Be-During operation, the negative pressure generated in the carburetor funnel 11 sucks steam out of the container in order to reduce the pressure therein. This causes air to flow into the container via the adjustable inlet control valve 26 and pass through the conduit 27 and the loosening device 28, whereupon a number of air bubbles through the solution present in the container flows upwards. Thereby the air becomes with the solution constituents saturated and forms an octane-increasing vapor, which is in the upper chamber area of the loading
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hälters 21 sammelt. Dieser Dampf wird über die Saugleitung 30, das Rückschlagventil und das Verbindungsstück 60 aus dem Behälter gesaugt und gelangt in den Zufuhrdurchlaß nahe der •Zufuhröffnung Ik. Ein Strom aus Dampf und Benzin fließt durch die Öffnung in den Luftstrom, wodurch eine gut homogenisierte oder vernebelte Mischung aus Luft, Benzin und Dampf in das Brennstoffzuführsystem gelangt. Aus diesem System wird die Mischung aus Luft, Benzin und Dampf in die Zylinder der Maschine gesaugt, um in üblicher Weise komprimiert und verbrannt zu werden.holder 21 collects. This steam is sucked out of the container via the suction line 30, the check valve and the connecting piece 60 and enters the supply passage near the supply opening Ik. A stream of steam and gasoline flows through the opening into the air stream, causing a well homogenized or atomized mixture of air, gasoline and steam to enter the fuel delivery system. From this system the mixture of air, gasoline and steam is sucked into the cylinders of the engine to be compressed and burned in the usual way.
Es hat sich gezeigt, daß der Dampfzusatz zu der Benzin/Luft-Mischung eine Verbrennung des Brennstoffs in der Mischung bis zu 85 % ermöglicht, während bei üblichen Benzin/Luft-Gemischen normalerweise nur 50 % bis 65 % des Benzins verbrannt werden. Infolge der wirksameren Verbrennung des Brennstoffes zusammen mit dem Dampfzusatz werden die Verschmutzungsprobleme erheblich herabgesetzt, da wesentlich mehr Brennstoff verbrannt und wesentlich weniger CO und unverbrannte Kohlenwasserstoffe in den in die Atmosphäre ausgestoßenen Auspuffgasen verbleiben,It has been found that the addition of steam to the gasoline / air mixture enables up to 85% of the fuel in the mixture to be burned, whereas conventional gasoline / air mixtures normally only burn 50% to 65 % of the gasoline. As a result of the more efficient combustion of the fuel together with the addition of steam, the pollution problems are considerably reduced, since considerably more fuel is burned and considerably less CO and unburned hydrocarbons remain in the exhaust gases emitted into the atmosphere.
Außerdem wird das Betriebsverhalten der Maschine verbessert, die gleichmäßiger läuft und eine höhere Leistung abgibt, als die gleiche Maschine bei Betrieb mit üblichem Benzin/Luft-Gemisch. Infolge der wirksameren Ausnutzung des BrennstoffesIn addition, the operating behavior of the machine is improved, which runs more smoothly and delivers a higher output than the same machine when operated with the usual gasoline / air mixture. As a result of more efficient use of fuel
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wurden zudem Zündkerzenverschmutzungen und ölverschmutzungen praktisch völlig ausgeschaltet und dadurch die Lebensdauer der Maschine erhöht.There were also spark plug contamination and oil contamination practically completely switched off, thereby increasing the service life of the machine.
Mittels der Erfindung erfolgt eine Dampfeinleitung an einer optimalen oder nahezu optimalen Stelle, nämlich der Leerlauf-Öffnung. Im Leerlauf ist das Drosselventil 12 geschlossen und der Unterdruck in der Eingangssammelleitung hoch. Die Saugkraft von der Dampfquelle über die Leerlauföffnung ist entsprechend hoch, so daß eine erhebliche Dampfmenge angesaugt wird. Wenn das Drosselventil öffnet, nimmt die Saugkraft der Eingangssammelleitung ab, und es wird durch die Kante des Drosselventils und die Wand des Vergasertrichters 11 ein Venturi-Bereich gebildet. Der so gebildete Venturi-Unterdruck nahe der Leerlauföffnung trägt zu einem Ausgleich des Abfalls des Unterdrücke in der Hauptleitung bei und bewirkt über den gesamten Arbeitsbereich der Maschine eine Aufrechterhaltung eines konstanten Unterdrucks an der Leerlauföffnung. By means of the invention, steam is introduced at an optimal or almost optimal point , namely the idle opening. When idling, the throttle valve 12 is closed and the negative pressure in the input manifold is high. The suction force from the steam source via the idle opening is correspondingly high, so that a considerable amount of steam is sucked in. When the throttle valve opens, the suction force of the inlet manifold decreases and a venturi area is formed by the edge of the throttle valve and the wall of the carburetor funnel 11. The venturi negative pressure thus formed near the idle opening helps to compensate for the drop in the negative pressure in the main line and has the effect of maintaining a constant negative pressure at the idle opening over the entire working range of the machine.
Wie vorstehend bereits erwähnt, beinhaltet die Erfindung die Vorteile einer üblichen, hohlen Leerlaufschraube, während sie die von derartigen üblichen Schrauben hervorgerufene, nachteilige Erhöhung der NOX- und der HC-Emission vermeidet. Sowohl die übliche hohle Leerlaufschraube als auch die Erfin-As mentioned above, the invention includes the advantages of a conventional, hollow idle screw while it avoids the disadvantageous increase in NOX and HC emissions caused by such conventional screws. Both the usual hollow idle screw and the invention
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dung bewirken die Benzinzufuhr über die LeerlaufÖffnung in den Luftstrom und eine sorgfältige Mischung mit dem Benzin. Die übliche hohle Leerlaufschraube liefert einen Strom aus reiner Luft, wodurch die brennbare Mischung abgemagert und die NOX- und HC-Emissionen erhöht v/erden.fuel supply through the idle opening in the airflow and a careful mixture with the gasoline. The usual hollow idle screw delivers a current clean air, making the combustible mixture leaner and increasing NOX and HC emissions.
Im Gegensatz dazu setzt die Erfindung dem Benzin über die Leerlauföffnung einen Strom eines die Oktanzahl erhöhenden Dampfes zu. Der. Dampf selbst besteht aus einer brennbaren Mischung von Luft und einem zweiten Brennstoff, der nicht Benzin ist. Somit setzt die Erfindung dem Gesamtgemisch aus Luft und Brennstoff, für das die Maschine oder das Fahrzeug entworfen wurde, keine überschüssige oder unnötige Luft zu. Zusätzlich dem Brennstoffverteilsystem mittels der Erfindung zugeführte Luft ist bereits mit einem in Dampfform vorliegenden Brennstoff aus dem Behälter gemischt. Obwohl dem Brenn-' stoffVerteilsystem zusätzliche Luft zugeleitet wird, ist dies mit dem Zusatz einer gesteuerten, proportionalen Menge eines zusätzlichen zweiten Brennstoffes verbunden, wodurch das konventionelle, normale Gesamtverhältnis von Luft und Brennstoff praktisch unverändert bleibt.In contrast, the invention sets the gasoline through the idle port a flow of an octane number increasing Steam too. Of the. Steam itself consists of a combustible mixture of air and a second fuel that is not Gasoline is. Thus, the invention sets the overall mixture of air and fuel for which the engine or vehicle designed not to allow excess or unnecessary air. In addition to the fuel distribution system by means of the invention supplied air is already mixed with a fuel in vapor form from the container. Although the focal ' material distribution system is supplied with additional air this is connected with the addition of a controlled, proportional amount of an additional second fuel, whereby the conventional, normal overall ratio of air and fuel remains practically unchanged.
Neue Vergaser sind auf ein Luft/Brennstoff-Verhältnis eingestellt, das die NOX- oder HC-Emissionen auf ein Minimum absenkt. Zur Steuerung von NOX oder HC ist es daher wichtig,New carburetors are set to an air / fuel ratio, that reduces the NOX or HC emissions to a minimum. To control NOX or HC, it is therefore important
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dieses Entwurfsverhältnis praktisch ungestört zu lassen, was durch die Erfindung erreicht wird und wodurch die NOX- oder HC-Emissionen von neuen oder alten Maschinen nicht erhöht werden.to leave this design ratio practically undisturbed, which is achieved by the invention and whereby the NOX- or HC emissions from new or old machines are not increased.
Eine Steuerung der über die Leerlaufschraube eingeleiteten Dampfmenge wird durch Einstellung des Steuerventils 26 erreicht, das den Luftstrom durch den Behälter 21 bestimmt. Die Steuerung des Gesamtverhältnisses von Luft und Brennstoff ergibt sich dann durch die Stellung der Leerlaufschraube, die die der Leerlauföffnung zugeführte Benzinmenge regelt, bis das Gesamtverhältnis von Luft und Brennstoff den von dem Hersteller gegebenen Vorschriften entspricht. Das Luft/Brennstoff-Verhältnis wird mittels eines Auspuffgasanalysators angezeigt. Diese üblicherweise angewendete Meßmethode berücksichtigt automatisch die Brennstoffkomponente des Dampfes und zeigt an, wann das richtige Gesamtverhältnis von Luft und Brennstoff erreicht ist.A control of the amount of steam introduced via the idle screw is achieved by setting the control valve 26, which determines the air flow through the container 21. The control of the overall ratio of air and fuel then results from the position of the idle screw, which regulates the amount of gasoline supplied to the idle port until the overall ratio of air and fuel is that of the Complies with the regulations given by the manufacturer. The air / fuel ratio is displayed by means of an exhaust gas analyzer. This measurement method, which is usually used, is taken into account automatically determines the fuel component of the steam and indicates when the correct total ratio of air and fuel is reached.
Ein wesentlicher Nachteil einer allein benutzten, hohlen Leerlaufschraube besteht im Austritt von Benzindampf aus dem jetzt bei Kraftfahrzeugen erforderlichen geschlossenen Brennstoffsystem in die Atmosphäre. Man erkennt, daß bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die einzige Flüssigkeitsfläche, die eine Verdampfung in die Atmosphäre ermöglicht, dieA major disadvantage of a hollow idle screw used alone is the escape of gasoline vapor the closed fuel system now required in motor vehicles into the atmosphere. It can be seen that the The device according to the invention, the only liquid surface that allows evaporation into the atmosphere, the
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Flüssigkeit in der Leitung 27 ist. Da jedoch diese Leitung 27 einen begrenzten Durchmesser, üblicherweise einen Innendurchmesser von 3j2 mm hat, ist die Verdampfung unbeachtlich und umfaßt keine Benzindämpfe.Liquid in line 27 is. However, since this line 27 has a limited diameter, usually an inner diameter of 3j2 mm, the evaporation is irrelevant and does not include gasoline vapors.
Alte Maschinen sammeln im allgemeinen Kohlenstoffablagerungen an den Oberflächen der Verbrennungskammern an. Dieser angesammelte Kohlenstoff führt zu einer Isolierung der 'kammern gegenüber dem Kühlsystem und damit zu höheren Temperaturen' in den Verbrennungskammern. Die gleichen Ablagerungen erhöhen außerdem das Kompressionsverhältnis, was ebenfalls eine Erhöhung der Kammertemperatur zur Folge hat. Jegliche Temperaturerhöhung erzeugt selbstverständlich zusätzliche NOX-Emissionen. - .Old machines generally collect carbon deposits on the surfaces of the combustion chambers. This accumulated Carbon leads to an insulation of the 'chambers from the cooling system and thus to higher temperatures' in the combustion chambers. The same deposits also increase the compression ratio, which is also a Increases the chamber temperature. Any temperature increase naturally generates additional NOX emissions. -.
Wird eine alte Maschine mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgestattet, so bewirkt dies, eine Abnahme der Kohlenstoff ablagerungen infolge der Lösungswirkung des Dampfes, wodurch die Maschine bei geringerer Temperatur läuft und eine Abnahme der NOX-Emissionen eintritt. Auch in diesem Fall wird die Steuerung des Gesamtverhältnisses von Luft und Brennstoff in der vorstehend beschriebenen VJeise durchgeführt.Becomes an old machine with a device according to the invention equipped, this causes a decrease in carbon deposits as a result of the dissolving effect of the steam, whereby the engine runs at a lower temperature and there is a decrease in NOX emissions. In this case, too the control of the total ratio of air and fuel is performed in the manner described above.
Es hat sich außerdem gezeigt, daß sich nicht nur die Temperatur der Verbrennungskammer infolge der geringeren Kohlen-It has also been shown that not only the temperature of the combustion chamber changes as a result of the lower carbon
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stoffablagerungen nach einiger Zeit verringert, sondern daß die Dampfeinleitung eine sofortige Absenkung der Kammertemperatur in Vergleich zur üblichen Verwendung von Benzin als einzigen Brennstoff zur Folge hat. Diese zusätzliche Kühlung trägt selbstverständlich zur Verringerung der NOX-Emissionen bei.Deposits of substance reduced after a while, but that the introduction of steam results in an immediate lowering of the chamber temperature compared to the usual use of gasoline as the only fuel. This additional Cooling naturally helps to reduce NOX emissions at.
Man erkennt, daß mittels der Erfindung ein Synergismus erreicht wird, der bei getrennter, jedoch gleichzeitiger Anwendung einer innen hohlen Leerlaufeinstellschraube und eines üblichen Dampfeinleiters nicht erzielbar ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht eine Erhöhung der Leitung, des !Wirkungsgrades und der Wirtschaftlichkeit, eine Entfernung von Kohlenstoffablagerungen, eine Absenkung des Oktangehaltes des Benzins und eine Verringerung der schädlichen Abgase, ohne Erhöhung der Kohlenwasserstoff- oder Oxid- oder Stickstoffendssionen.It can be seen that a synergism is achieved by means of the invention becomes, which with separate but simultaneous use of an internally hollow idle speed adjustment screw and a usual steam introducer is not achievable. The inventive Device enables an increase in the line, the efficiency and the economy, a distance carbon deposits, a lowering of the octane content of gasoline and a reduction in harmful emissions without increasing hydrocarbon or oxide or Nitrogen endssions.
Eine hohle Leerlaufschraube würde durch ihr Luftansaugen zu viel Luft eintreten lassen und ein zu mageres Gemisch erzeugen, was durch die Danpfeinleitung nicht ausgeglichen werden könnte. Darüber hinaus führt der übliche Dampfeinleiter den Dampf an einer zur Aufrechterhaltung einer konstanten Saugkraft nicht optimalen Stelle· zu, so daß die an sich vorhandenen Vorteile v/ährend der Beschleunigung und bei höherer Drehzahl im wesentlichen verschwinden.A hollow idle screw would close because of it sucking in air Allow a lot of air to enter and create a mixture that is too lean, which is not compensated for by the introduction of the steam could be. In addition, the usual steam injector guides the steam to maintain a constant suction force not optimal position, so that the advantages that exist per se are during acceleration and at a higher speed essentially disappear.
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Obwohl die Erfindung vorstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben wurde, ist sie nicht auf dieses beschränkt, sondern es sind weitere Abwandlungen und Änderungen möglich, die alle unter die Erfindung fallen.Although the invention has been described above on the basis of a preferred exemplary embodiment, it is not based on this is limited, but further modifications and changes are possible, all of which fall under the invention.
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